Gottlieb-Daimler-Schule 2 mit Abteilung Akademie für Datenverarbeitung

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Entwurf einer elektronischen Schaltung und Auslegung der dazugehörigen Bauteile, Erstellung des Platinenlayouts, externe Beschaffung der Einzelkomponenten.

In der Lernfabrik durchgeführte Arbeitsschritte:

• manuelles Beschichten mit Lötpaste von Platinen (Nutzen)
• automatisierte Platinenbestückung mit Bestückungsautomat
• automatisierte Verlötung im Lötofen
• automatisiertes Bedrucken mit einem Data-Matrix-Code
• manuelles Brechen der Platinen aus dem Nutzen und Fertigbestücken
• automatisiertes visuelles und elektronisches Prüfen der Einzelplatinen
• automatisiertes mechanisches Aufbohren
• manuelle Ablage in Transportgefäß

Transport zwischen den Stationen mit MRK-Robotern
Handarbeitsplatz mit optischer Benutzerführung (pick-by-Beamer)
Prozesssteuerung, Überwachung, Datenerfassung durch MES-System

Hardwarekomponenten

Bestückungsautomat und Lötofen, Fa. Essemtec und GDS2
Tintenstrahldrucker, Fa. Leibinger
MRK-Roboter, Fa. Universal Robots
Prüf- und Bearbeitungsstationen (MPS), Fa. Festo und GDS2
Handarbeitsplatz, Fa. Ulixes
Kamerasysteme, Fa. SensoPart
MES-System, Fa. Festo, Fa. iTronic und GDS2
SPS, Fa. Siemens

Verwendete Software

Fa. Festo, MES4 + Anpassungen durch Fa. iTronic und GDS2
Fa. Festo, Cirros 3D Simulationssoftware
Fa. National Instruments, Vision
Fa. Ulixex, div. Applikationsmodule
Fa. Essemtec, ePlace
Fa. Siemens, TIA-Portal

Pädagogisches Konzept

Die Fertigungsanlage enthält eine MRK-Roboterlösung und kleine Bearbeitungs-/Prüfstationen. Diese Stationen (Modulare Produktions-Systeme, MPS) sind in ein MES-System eingebunden. Sie sind zusätzlich mehrfach im Laborbereich als mobile Schülerstationen vorhanden. So können die Lernenden individuell die Vernetzung, Programmierung, Inbetriebnahme, Fehlersuche und Datenanalyse dieser Systeme erlernen und selbstständig durchführen.

Die Stationen existieren als 3D-Simulationsmodell. So können die Lernenden "gefahrlos" Programme vorab testen und Auswirkungen von Hardware-veränderungen ausprobieren. Es werden die Vorteile und die Grenzen des Einsatzes von "digitalen Zwillingen" aufgezeigt.

Durch die Integration der Schülerarbeitsplätze in der Lernfabrik wird den Lernenden der Zusammenhang zw. den Lerninhalten und den Einsatzmöglichkeiten innerhalb von komplexen, mehrstufigen Fertigungsprozessen verdeutlicht.

Hervorzuheben ist, dass die produzierten Bauteile im Alltag verwendbar sind und einen realen Nutzen haben. Es handelt sich dabei nicht um reine Anschauungsobjekte.

Die auf der Anlage herstellbaren Produkte werden von Lernenden im Unterricht entwickelt und können dann auf der Anlage in größeren Mengen und in Varianten hergestellt werden. Die notwendigen Anpassungen für neue Produkte können ebenfalls Unterrichtsgegenstand sein.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

Stufe 1: Grundlagenausbildung der Steuerungstechnik (BS, FS, BK):
Anhand des MPS werden die Grundlagen der Steuerungs-, Regelungs- und Automatisierungstechnik erlernt. Stichworte: El.-Pneumatik, Robotik, SPS, Schrittketten, Betriebsarten, Inbetriebnahme, Fehlersuche, Verkettung, etc.

Stufe 2: Grundlagenlabor Industrie 4.0, Cyber-Physikalische-Stationen (BS, FS, BK):
Erweiterung der Grundlagen um klassische Industrie 4.0 Inhalte wie Vernetzung, OPC-UA, IO-Link, Prozessvisualisierung, SOA, Identifikationssysteme, MES, ERP, Prozessüberwachung, predictive maintenance, Energiemanagement, augmented reality, IIoT, MQTT

Stufe 3: Komplexes Maschinensystem Cyber-Physikalische-Fabrik (FS,BK)
Erweiterung, Vertiefung, Steigerung der Komplexität bzgl. der o.g. Inhalte

Zusätzlich: Datenanalyse von komplexen zusammenhängenden Teilprozessen

Alle 3 Stufen sind die Inhalte modular und objektorientiert aufgebaut um ein modulares und flexibles Fertigungssystem realisieren zu können.

Schularten/Ausbildungsberufe, bei denen die Lernfabrik zum Einsatz kommt

Fachschule für Technik
Elektroniker/in für Automatisierungstechnik
Mechatroniker/in
Fachinformatiker/in Systemintegration, Anwendungsentwicklung
Berufskolleg 3-jährig

Kooperation mit anderen Standorten

Gottlieb-Daimler-Schule 1, Sindelfingen

Beschreibung der Kooperation

Anlagenverbund zur Fertigung von kleinen elektronischen Geräten (Powerbank), mit verschiedenen Schwerpunkten in der Fertigung:
Elektronik, GDS2
Gehäuse und Montage, GDS1

Die Lernfabrik als außerschulisches Demonstrationszentrum

Ggf. zur Verfügungstellung eines Schulungsbereichs für Fa. Sensopart und Fa. Universal Robots (MRK-Roboter).

Nach Fertigstellung ist ein Einsatz im Rahmen des Jugendforschungszentrum des Landkreises Böblingen möglich.

Weitere Hinweise

An zwei Standorten und in zwei Lernfabriken (GDS1 und GDS2) wird ein gemeinsames Produkt hergestellt. Die beiden Lernfabriken werden unabhängig voneinander betrieben. Die Lernfabriken sind teilweise Eigenentwicklungen und werden selber von den Schulen aufgebaut. Die Arbeiten an einem angepassten MES-System sind abgeschlossen, der Hardwareaufbau der Roboterstationen in der GDS2 und die Implementierung einer beispielhaften IIoT-Anwendung läuft derzeit und soll bis Juni 2021 abgeschlossen sein.

Die Inbetriebnahme der Lernfabrik erfolgte im Herbst 2021.
Der Aufbau der Lernfabrik wurde durch das Wirtschaftsministerium (Förderaufruf 2018) gefördert.

Kontakt:
Gottlieb-Daimler-Schule 2 mit Abteilung Akademie für Datenverarbeitung
Böblinger Straße 73
71065 Sindelfingen
www.gds2.de

Ansprechperson:
Schulleitung

Homepage der Lernfabrik/Kooperation
lernfabrik-4-gottlieb-daimler-schulen.de